Doar regiunea de sub bandă, unde captivitatea curentului este suficientă, are câştig optic.
Radiaţia laser emisă este ghidată transversal.
Folosesc o structură de ghid de undă pentru a forţa optic radiaţia în regiunea îngustă a stratului activ. S-au dezvoltat mai multe heterostructuri de acest tip: îngropată, îngropată crescătoare, îngropată plană bicanal, cu ghid de undă crestat, cu substrat plan canelat, etc
Au eficienţă şi coerenţă foarte bună şi fascicol de radiaţie laser emis mai îngust, dar au puteri mai mici decât diodele laser cu ghidare prin câştig.
Suprafeţe de diode laser
Se formează din împerecherea diodelor laser.
Sunt conectate serie sau paralel.
Au puteri optice emise mari (> 100 mW).
Suprafeţele cu diode laser cu puterea cea mai mare sunt barele monolitice cu zone de benzi active de 1 cm, aranjate în linie. Puterea este de 100 W în undă continuă.
Au structuri foarte subţiri (prin depunere metalică în fază de vapori se cresc straturi cu grosimi de câţiva atomi).
Dacă grosimea stratului activ în heterostructură dublă este < 50 nm, mişcarea electronilor şi golurilor este limitată. Se schimbă energia globală şi momentul purtătorilor de sarcină, se modifică proprietăţile optice. Banda de conducţie şi banda de valenţă se divid în subbenzi discrete, cu distribuţia energetică dependentă de grosimea materialului; se modifică lungimea de undă a radiaţiei laser emise variind grosimea stratului activ. Se schimbă probabilitatea tranziţiei între o subbandă de conducţie şi o subbandă de valenţă, rezultând inversiunea de populaţie.
Dioda laser cu o singură heterostructură dublă cu un strat activ cu grosime sub 50 nm este denumita rezervor cuantic unic (SQW – single quantum well). Diodele laser SQW au câştiguri ridicate şi curenţi de prag mult mai mici decât dispozitivele convenţionale, iar radiaţia optică este mai coerentă.
Pentru amplificări mari, straturile cu heterostructură cu un rezervor cuantic sunt stivuite, obţinând un rezervor cuantic multiplu: MQW. Diodele laser MQW au performanţe superioare.
Structurile cu rezervor cuantic sunt realizate în ambele variante, cu ghidare prin câştig sau cu ghidare prin indice de refracţie. Realizările în domeniul structurilor cu rezervor cuantic includ structuri cu fire cuantice, puncte cuantice şi cascadă cuantică.
b) Diode laser cu alte cavităţi rezonante
Reţea de difracţie cu oglindă externă posterioară.
Alte variante de cavităţi de diode laser cu reţele de difracţie:
cavitatea cu reacţie distribuită (DFB) şi
cavitatea cu reflexie distribuită Bragg (DBR).
Lasere cu stare solidă
Mediul laser este din dopanţi (ioni de pământuri rare sau metale de tranziţie) care emit radiaţie laser, implantaţi în matrici transparente din materiale solide izolatoare, cristaline sau sticlă, numite gazdă.
Inversiunea de populaţie se face cu lămpi cu descărcare sau diode laser.
Atomii responsabili de generarea radiaţiei laser sunt excitaţi la nivele energetice superioare prin absorbţia fotonilor: felul în care aceşti atomi se relaxează din stările excitate determină calitatea şi cantitatea radiaţiei laser emise.
Au putere radiată mare, dau la ieşire impulsuri laser foarte scurte sau radiaţii cu lungimea de undă acordabilă în domeniul vizibil şi IR apropiat.
Tipuri de lasere cu stare solidă:
lasere solide cu neodimiu - mediul activ este neodimiu triplu ionizat, într-o matrice cristalină sau sticlă. Este foarte versatil, putându-se dubla, tripla sau cvadrupla lungimea de undă prin generarea de armonici. Dă la ieşire impulsuri scurte;
lasere solide cu rubin, realizate din bastonaşe de rubin crescute pe safir dopat cu crom. Emite raze laser în impulsuri de ordinul ms, dar necesită răcire;
lasere solide vibronice acordabile. Funcţionează în undă contină sau impulsuri. Laserul vibronic cu alexandrit are benzi de absorbţie vizibile în regiunile spectrale albastru şi roşu. Ca surse, foloseşte pompe cu xenon sau diode laser cu emisie roşie;
Amplificatoarele cu fibre optice amplifică direct semnalul optic, eliminând conversia iniţială în semnal electric, amplificarea electronică şi apoi reconversia în semnal optic.
Laserul cu fibră optică are o fibră optică unimod din sticlă siliconică dopată cu un ion ce emite radiaţie laser cu lungimea de undă dorită, 1. Fibra optică primeşte printr-un capăt radiaţia optică de nivel scăzut cu lungimea de undă 1 şi radiaţia optică puternică cu lungimea de undă 2. Trecerea semnalului de nivel scăzut prin fibra optică stimulează emisia unei radiaţii optice. Ca surse se folosesc diode laser. La capete sunt necesare filtre şi izolatoare optice pentru a înlătura la ieşire radiaţia optică de excitare şi a elimina zgomotul.
